两种虫草基质营养价值和活性成分比较分析

纪伟，王一璞，苏文英，刘晓梅，任立凯*，陈克龙*

1.连云港市农业科学院（连云港 222000）；2.青海师范大学（西宁 810000）

蛹虫草子实体和蝉花子实体（人工培植）同属药食同源的新食品原料[1-2]，蛹虫草基质和蝉花基质分别为它们采收后的副产物[3]，蛹虫草基质和蝉花基质组成结构相同，均为不完全发酵的培养基和菌丝组成，外观颜色稍有区别，蛹虫草菌丝呈灰白色至橙黄色，蝉花菌丝呈灰白色至黄褐色。蛹虫草基质和蝉花基质的主要成分和其对应子实体的主要成分相近，同样富含丰富的腺苷、多糖、虫草酸和矿物质元素等[4-6]，说明它们同样具备应用于食品工业的潜质。刘苏萌等[7]建立了蛹虫草栽培废基质粗多糖的热水提取最佳工艺，并发现提取的粗多糖对DPPH的抑制率为83.33%，显示出较强的抗氧化活性；王雪等[8]通过超声波-酶法所得蛹虫草基质多糖的得率最高，达30.27%，超声波-酶法提取的蛹虫草基质多糖体外抗氧化活性最好；孟盛楠等[6]采用二次通用旋转组合设计，优化得到虫草素的最佳提取工艺条件，虫草素得率可达0.132%。以上研究说明虫草基质可以作为虫草活性成分提取的原料，从而被高值化应用于食品工业。

此研究对蛹虫草基质和蝉花虫基质一般营养成分、矿物质元素、维生素、氨基酸和活性成分进行检测分析，并首次使用氨基酸评分（AAS）、化学评分（CS）、氨基酸比值（RAA）、氨基酸比值系数（RCAA）、必需氨基酸指数（EAAI）、生物价（BV）、营养指数（NI）和氨基酸比值系数分值（SRCCA）方法[9-11]对两种虫草基质的蛋白质营养价值进行系统评价，为蛹虫草基质和蝉花基质在食品工业开进一步开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

蛹虫草基质：将灭菌的燕麦等培养基接种蛹虫草液体菌种，在23 ℃的环境中培养45 d，将蛹虫草子实体采收后，剩余部分烘干、粉碎，即为蛹虫草基质。

蝉花基质：将灭菌的小麦等培养基接种蝉花液体菌种，在22 ℃的环境中培养22 d，将蝉花子实体采收后，剩余部分烘干、粉碎，即为蝉花基质。

1.2 主要仪器及试剂

723N可见分光光度计（上海佑科仪器仪表有限公司）；ATN-300凯氏定氮仪（上海洪纪仪器设备有限公司）；Agilent1200高效液相色谱仪（美国Agilent公司）；SW-CJ-1CU超净工作台（苏州安泰）；等。

葡萄糖、甲醇、苯酚、硫酸、无水乙醇（国药集团化学试剂有限公司）；麦芽糖、蛋白胨[生工生物工程（上海）股份有限公司]；酵母浸粉、琼脂粉（北京奥博星生物技术有限责任公司）；腺苷标准品（110879-202204）、麦角甾醇标准品（111845-202105）：中检所；等。

1.3 检测方法

1.3.1 一般营养成分检测

1) 蛋白质：按GB 5009.5—2016执行；

2) 脂肪：按GB 5009.6—2016执行；

3) 饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸：按GB 5009.168—2016执行；

4) 总糖：按GB/T 15672—2009执行；

5) 碳水化合物、能量：按GB 28050—2011执行；

6) 不溶性膳食纤维：按GB 5009.88—2014执行。

1.3.2 矿质元素检测

1) 钠、钾：按GB 5009.91—2017执行；

2) 钙：按GB 5009.92—2016执行；

3) 镁：按GB 5009.241—2017执行；

4) 磷：按GB 5009.87—2016执行；

5) 铁：按GB 5009.90—2016执行；

6) 锌：按GB 5009.14—2017执行；

7) 硒：按GB 5009.93—2017执行；

8) 铜：按GB 5009.13—2017执行；

9) 铬：按GB 5009.123—2014执行；

10) 锰：按GB 5009.242—2017执行；

11) 镉：按GB 5009.15—2014执行；

12) 钼：按GB 5009.268—2016执行。

1.3.3 维生素检测

1) 维生素A 、维生素D3、维生素E：按G B 5009.82—2016执行；

2) 维生素B2：按GB 5009.85—2016执行；

3) 维生素B6：按GB 5009.154—2016执行；

4) 维生素C：按GB 5413.18—2010执行；

5) 维生素K1：按GB 5009.158—2016执行。

1.3.4 氨基酸检测

氨基酸：按GB 5009.124—2016执行。

1.3.5 活性成分检测

1) 腺苷：参照参考文献[12]，并进行了调整；

2) 多糖：参照参考文献[13]，并进行了调整；

3) 甘露醇：参照参考文献[14]，并进行了调整；

4) 麦角甾醇：参照参考文献[15]，并进行了调整。

1.4 数据处理

采用SPSS和Excel软件对数据处理分析，采用Duncan新复极差法对组间差异显著性进行分析，以P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 一般营养成分含量

经两种虫草基质一般营养成分比较分析发现（表1），蛹虫草基质与蝉花基质比较，蛋白质含量低出32.81%，脂肪含量低出21.43%，饱和脂肪酸含量低出15.00%，不饱和脂肪酸含量低出62.64%，总糖含量低出11.09%，不溶性膳食纤维含量低出83.48%，而碳水化合物和能量高于蝉花基质，分别高出8.91%和1.59%。

表1 蛹虫草基质和蝉花基质一般营养成分含量

2.2 矿质元素含量

经两种虫草基质矿质元素含量比较分析发现（表2），蛹虫草基质检测出13种，蝉花基质检测出11种，硒元素和镉元素未在蝉花基质中检测出。蛹虫草基质与蝉花基质比较，钙元素高出213.61%，钾元素高出315.00%，铜元素高出260.39%，镉元素高出38.98%，钼高出18.57%，而钠元素低出1.48%，镁元素低出51.04%，磷元素低出69.68%，铁元素低出90.14%，锌元素低出27.52%，锰元素低出65.68%。

表2 蛹虫草基质和蝉花基质矿质元素含量

2.3 维生素含量检测

经两种虫草基质维生素含量比较分析发现（表3），蛹虫草检测出2种，分别为维生素C和维生素B2，蝉花基质检测出5种，分别为维生素E、维生素C、维生素B2、维生素B6和维生素K1，其中蛹虫草基质与蝉花基质比较，维生素C高出100%，维生素B2高出75.91%。

表3 蛹虫草基质和蝉花基质维生素含量

2.4 活性成分含量检测

经对两种虫草基质活性成分进行检测发现（表4），蝉花基质中腺苷含量、甘露醇含量和麦角甾醇含量三者均显著高于蛹虫草基质（P＜0.05），分别为0.035%，2.48%和0.045%，而蛹虫草基质中粗多糖含量更高，显著高于蝉花基质（P＜0.05），含量为39.26%。图1为腺苷标准品定位对照溶液（Ⅰ）和试验样品（Ⅱ）HPLC色谱图。

图1 腺苷标准品定位对照溶液（Ⅰ）和试验样品（Ⅱ）HPLC色谱图

表4 蛹虫草基质和蝉花基质活性成分含量 单位：%

2.5 氨基酸含量检测

经对蛹虫草基质和蝉花基质氨基酸进行检测发现（表5），两者氨基酸中均为谷氨酸含量最高，蛋氨酸最低，蛹虫草基质和蝉花基质中谷氨酸含量分别为0.78 g/100 g和2.05 g/100 g，蛋氨酸含量分别为0.07 g/100 g和0.11 g/100 g。蛹虫草基质中氨基酸的含量均低于蝉花基质，其中谷氨酸、胱氨酸、异亮氨酸、酪氨酸和脯氨酸含量差异明显，分别低出61.95%，56.47%，52.63%，57.50%和73.97%。蛹虫草基质总氨基酸含量为4.47 g/100 g，蝉花基质中总氨基酸含量为8.96 g/100 g，蝉花基质中总氨基酸含量几乎是蛹虫草基质的2倍。

表5 蛹虫草基质和蝉花基质氨基酸种类和含量单位：g/100 g

2.6 必需氨基酸组成

由表6可知，蛹虫草基质中的必需氨基酸组成较高，为38.53 g/100 g，高于蝉花基质必需氨基酸的组成，高于FAO/WHO模式，但低于鸡蛋模式，蝉花基质必需氨基酸组成高于FAO/WHO模式。蛹虫草基质中异亮氨酸组成为4.02 g/100 g，低于蝉花基质，低于鸡蛋模式，略高于FAO/WHO模式，蛹虫草其它必需氨基酸组成均高于蝉花基质。蛹虫草基质和蝉花基质必需氨基酸组成含量前四位均为苯丙氨酸+酪氨酸、亮氨酸、缬氨酸和苏氨酸，总体看蝉花基质必需氨基酸组成与FAO/WHO模式更接近。

表6 蛹虫草基质和蝉花基质必需氨基酸组成单位：g/100 g蛋白质

2.7 必需氨基酸的AAS、CS、RAA和RCAA

由表7可知，根据AAS评分，蛹虫草基质和蝉花基质中第一限制氨基酸均为赖氨酸，分别为73.15和50.73。根据CS评分，蛹虫草基质中第一限制氨基酸为（蛋氨酸+半胱氨酸），为16.91，而蝉花基质中第一限制氨基酸仍为赖氨酸，为6.77。

表7 蛹虫草基质和蝉花基质必需氨基酸的AAS、CS、RAA和RCAA

RAA反映食物中氨基酸含量相当于模式氨基酸的倍数，根据蛹虫草基质和蝉花基质的RAA计算值可知，两者必需氨基酸中异亮氨酸、亮氨酸、（苯丙氨酸+酪氨酸）、苏氨酸和缬氨酸均高于模式氨基酸，而赖氨酸和（蛋氨酸+半胱氨酸）均低于模式氨基酸。其中蛹虫草基质和蝉花基质的RAA值中赖氨酸均为最低，分别为0.73倍和0.51倍，（苯丙氨酸+酪氨酸）最高，分别为1.45倍和1.43倍。

RCAA数值大于和小于1都表示偏离氨基酸模式。RCAA＞1表示该氨基酸相对过剩，RCAA＜1表示该氨基酸相对不足。根据蛹虫草基质和蝉花基质的RCAA计算值可知，蛹虫草基质的RCAA值在0.66～1.32之间，其中亮氨酸几乎等于1，说明蛹虫草基质中亮氨酸含量接近于模式氨基酸，而异亮氨酸、赖氨酸、（蛋氨酸+半胱氨酸）相对不足，（苯丙氨酸+酪氨酸）、苏氨酸、缬氨酸相对过剩。蝉花基质的RCAA值在0.50～1.40之间，其中亮氨酸等于1，说明蝉花基质中亮氨酸含量符合模式氨基酸，而赖氨酸、（蛋氨酸+半胱氨酸）相对不足，异亮氨酸、（苯丙氨酸+酪氨酸）、苏氨酸、缬氨酸相对过剩。

2.8 蛋白质的EAAI、BV、NI和SRCCA

由表8可知，蛹虫草基质的EAAI、BV、NI和SRCCA均高与蝉花基质，说明蛹虫草基质的蛋白质氨基酸组成均衡度高于蝉花基质。

表8 蛹虫草基质和蝉花基质蛋白质的EAAI、BV、NI和SRCCA

3 结论

研究发现：一般营养成分方面，蝉花基质较蛹虫草基质在蛋白质、脂肪、饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、总糖和不溶性膳食纤维含量方面有着明显优势，但蛹虫草基质的碳水化合物和能量高于蝉花基质。矿质元素方面，蛹虫草基质检测13种，蝉花基质检测出11种，维生素方面，蛹虫草基质检测出2种，分别为维生素C和维生素B2，含量均高于蝉花基质，蝉花基质检测出5种，分别为维生素E、维生素C、维生素B2、维生素B6和维生素K1。活性成分方面，蝉花基质中腺苷、甘露醇和麦角甾醇含量三者均显著高于蛹虫草基质（P＜0.05），而蛹虫草基质中粗多糖含量更高，显著高于蝉花基质（P＜0.05）。

蛹虫草基质和蝉花基质氨基酸中均为谷氨酸含量最高，蛋氨酸最低。蛹虫草基质中氨基酸的含量均低于蝉花基质，但蛹虫草基质中的必需氨基酸组成较高，为38.53 g/100 g，高于FAO/WHO模式，蝉花基质必需氨基酸组成高于FAO/WHO模式，总体看蝉花基质必需氨基酸组成与FAO/WHO模式更接近。根据AAS评分，蛹虫草基质和蝉花基质中第一限制氨基酸均为赖氨酸。根据CS评分，蛹虫草基质中第一限制氨基酸为（蛋氨酸+半胱氨酸），而蝉花基质中第一限制氨基酸仍为赖氨酸。根据蛹虫草基质和蝉花基质的RAA计算值可知，两者必需氨基酸中异亮氨酸、亮氨酸、（苯丙氨酸+酪氨酸）、苏氨酸和缬氨酸均高于模式氨基酸，而赖氨酸和（蛋氨酸+半胱氨酸）均低于模式氨基酸。其中蛹虫草基质和蝉花基质的RAA值中赖氨酸均为最低，分别为0.73倍和0.51倍，（苯丙氨酸+酪氨酸）最高，分别为1.45倍和1.43倍。根据蛹虫草基质和蝉花基质的RCAA计算值发现，蛹虫草基质的RCAA值在0.66～1.32之间，其中亮氨酸几乎等于1，说明蛹虫草基质中亮氨酸含量接近于模式氨基酸，而异亮氨酸、赖氨酸、（蛋氨酸+半胱氨酸）相对不足，（苯丙氨酸+酪氨酸）、苏氨酸、缬氨酸相对过剩。蝉花基质的RCAA值在0.50～1.40之间，其中亮氨酸等于1，说明蝉花基质中亮氨酸含量符合模式氨基酸，而赖氨酸、（蛋氨酸+半胱氨酸）相对不足，异亮氨酸、（苯丙氨酸+酪氨酸）、苏氨酸、缬氨酸相对过剩。蛹虫草基质的EAAI、BV、NI和SRCCA均高与蝉花基质，说明蛹虫草基质的蛋白质氨基酸组成均衡度高于蝉花基质。